130nm工艺10Gbps VCSEL激光器驱动CMOS芯片设计与性能

本文主要探讨了一款高性能的10 Gbps VCSEL激光器驱动CMOS集成电路的设计与实现。该设计在国内GSMC 130纳米SOI CMOS工艺平台上展开，旨在满足光纤通信系统和快速以太网对高速数据传输的需求。电路的核心组成部分包括限幅放大级、输出驱动电路、8位数字模拟转换器(DAC)电路以及偏置基准电路。 限幅放大级是设计的关键部分，它采用共享电感并联峰化技术，这一技术在130纳米工艺下显著扩展了带宽，同时实现了对电路面积和功耗的有效控制。这种技术的运用确保了芯片能够在有限的尺寸和功率消耗下达到10 Gbps的数据传输速率。 整个芯片的尺寸仅为2.16毫米乘以1.24毫米，工作电压为1.2伏特。通过仿真分析，当芯片接收到典型输入的200毫伏差分信号时，能够提供2到8.6毫安的可调调制电流以及1到3毫安的可调偏置电流。在标准配置下，输出的调制电流为5毫安，偏置电流为2毫安，此时芯片的总功耗仅为51.2毫瓦。这显示出芯片在高效能的同时保持了良好的稳定性，输出的眼图张开且清晰，符合光纤通信系统的高质量要求。 该设计的成功体现在它能够驱动VCSEL激光器在高速数据传输环境中稳定工作，这对于数据中心和高能物理实验等短距离应用场合尤其重要。由于采用了先进的CMOS工艺和优化的电路设计，这款激光器驱动芯片不仅具有出色的性能，而且具有成本效益，有利于大规模集成和广泛应用。 这篇文章详细介绍了10 Gbps VCSEL激光器驱动CMOS集成电路的设计策略、关键技术以及其在光纤通信系统中的实际应用潜力，为高速数据传输和激光器驱动技术的发展提供了有价值的研究成果。